WO<,3>-TiO<,2>电致变色材料与器件的制备及性能研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shulili1987
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电致变色材料是一种很有应用前景的功能材料,在信息、电子、能源、建筑以及国防等方面都有广泛的用途。本实验以钨酸为原料成功的配制出了性能稳定的氧化钨溶胶,采用溶胶浸渍提拉方法和电泳沉积方法制备出了氧化钨电致变色薄膜。采用由无机盐硫酸氧钛制备的二氧化钛溶胶,利用溶胶浸渍提拉的方法制备出了性能较好的二氧化钛离子储存薄膜。对热处理温度、电泳时间和电泳电压等参数进行了探讨,着重对材料的微观形貌、晶型、循环伏安特性和透光率进行了系统研究,在此基础上组装出了性能较好的电致变色器件,并对该器件的寿命、透光率等进行了系统研究。对氧化钨粉末的X射线衍射测试表明:300℃时氧化钨为非晶态,400℃和500℃时呈现晶态。溶胶浸渍提拉法制备的氧化钨薄膜,在500℃保温3h的热处理温度下表面非常平整,形成了纳米尺度的晶粒,薄膜具有较好的着色-褪色性能,薄膜的循环伏安特性稳定,离子的注入与抽出过程可逆性好,薄膜的着色态与褪色态的最大透光率差值出现在750nm波长处,约为45%,具有较好的光线调节能力。采用电泳沉积法制备的氧化钨薄膜时,电泳电压为5V、电泳时间为30min条件下制备的氧化钨薄膜微观性能和循环伏安性能都相对较好,其着-褪色透光率差值约为25%。相比较而言,溶胶浸渍提拉法制备的薄膜在循环伏安测试中性能更加稳定,循环伏安曲线的重复性更好,着色态与褪色态的透射率差值较大,更适合于组装电致变色器件。对二氧化钛粉末的X射线衍射测试表明:100℃、300℃和500℃热处理的二氧化钛都呈现锐钛矿晶型,随着温度的升高,锐钛矿的结晶度逐渐变好。不同热处理温度下制备的二氧化钛薄膜表面都很平整,薄膜表面生长着针状晶粒。相比较而言,500℃制备的二氧化钛薄膜的循环伏安特性更加稳定,且具有较高的透光率,波长在600-750nm之间时透光率在90%左右,着色态、褪色态和初始态的透光率差值在4%以内,更适合于做离子储存层使用。以氧化钨薄膜为电致变色层,二氧化钛薄膜为离子储存层,采用LiClO4-PC液态电解质,组装出具有较好的光线调节能力的液态电致变色器件,其可见光透过率调节范围在35%-50%之间,循环寿命较好。采用PMMA体系的凝胶聚合物电解质,组装出具备循环伏安特性的全固态电致变色器件,其着-褪色效果较好,但需要较高的驱动电压和更长的响应时间。
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